Was bedeutet das Messbereichsverhältnis eines Instruments?

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Das Messbereichsverhältnis ist das Verhältnis zwischen dem maximalen und dem minimalen Messbereich. Je größer das Messbereichsverhältnis ist, desto größer ist auch die Anpassungsmöglichkeit. Dadurch lässt sich der Messbereich des Senders bei Veränderungen der Prozessbedingungen leicht anpassen, ohne dass ein neues Gerät erforderlich ist. Zudem kann so die Anzahl der auf Lager zu haltenden Geräte verringert werden, was die Verwaltung erleichtert und eine Ansammlung von Kapital verhindert. Daher ist das Messbereichsverhältnis eines Senders ein sehr wichtiger technischer Parameter. Aber bei der Auswahl eines Messinstruments gilt nicht, dass je größer das Messbereichsverhältnis ist, desto besser ist die Leistung des Instruments – es gibt hier auch den Begriff der Einsatzspanne. Zum Beispiel bei einem Drucksensor mit einem Messbereich von 0~250 kPa: Wenn der tatsächlich gemessene Druck 60 kPa beträgt, sollte der gewählte Messbereich 0~100 kPa sein. Dieser Messbereich wird als Einsatzbereich bezeichnet. Wenn das Messbereichsverhältnis dieses Drucksenders 10:1 beträgt, bedeutet das, dass wir bei Beibehaltung der Genauigkeit des Senders (z. B. 0,055 %) einen minimalen Einsatzbereich von 0–25 kPa wählen können. Wenn der Einsatzbereich unter diesem Wert liegt (z. B. 0–20 kPa), sinkt die Genauigkeit des Geräts und erreicht nicht mehr den Wert von 0,055 %. Wenn der Einsatzbereich hingegen zwischen 0–25 kPa und 0–250 kPa liegt (z. B. 0–50 kPa), bleibt die Genauigkeit des Geräts gewährleistet. Daher darf der Einsatzbereich nicht zu stark vom maximalen Bereich abweichen, sonst nimmt die Genauigkeit des Messinstruments ab. Tatsächlich verwenden wir in unserem Fachgebiet der Automatisierungstechnik bei Geräten mit einem Messbereichsverhältnis von 10:1 oft den 0,1-fachen des genutzten Messbereichs als Minimum des Messbereichs und den gesamten genutzten Messbereich als Maximum (zum Beispiel wird der Messbereich meist so angegeben: 2,5–25 kPa, 10–100 kPa – und nicht als 0–25 kPa, 0–100 kPa). Obwohl die Messbereiche von Prüfgeräten oft in Form von 2,5–25 kPa angegeben werden, beginnt die Skala der Geräte vor Ort dennoch bei 0 kPa und nicht bei 2,5 kPa. Messbereich, Untergrenze und Obergrenze sowie Spanne Jedes zur Messung verwendete Gerät hat einen Messbereich, der die Reichweite der zu messenden Größe ist, für die das Gerät mit der vorgegebenen Genauigkeit misst. Der minimale und maximale Wert des Messbereichs werden jeweils als unterer und oberer Messgrenzwert bezeichnet – kurz: Untergrenze und Obergrenze. Der Messbereich eines Instruments kann als Größe seines Messbereichs angesehen werden; er entspricht dem algebraischen Unterschied zwischen dem oberen und unteren Messgrenzwert, also: Messbereich = Oberer Messgrenzwert – Unterer Messgrenzwert. Mit den Untergrenze und Obergrenze kann der Messbereich eines Instruments vollständig beschrieben werden, außerdem lässt sich so auch sein Messbereich bestimmen. Wenn der untere Grenzwert eines Temperaturmessgeräts -50°C und der obere Grenzwert 150°C beträgt, dann kann sein Messbereich als -50°C bis 150°C angegeben werden. Der Messbereich beträgt somit 200°C. Es ist also möglich, anhand des Messbereichs des Geräts dessen untere und obere Grenzen sowie den gesamten Messbereich zu bestimmen. Umgekehrt lässt sich allein anhand des Messbereichs nicht feststellen, welche die unteren und oberen Grenzen sind und wie groß der gesamte Messbereich ist. Das Messbereichsverhältnis eines Transmitters bezeichnet das Verhältnis zwischen dem maximal messbaren Wert und dem minimal messbaren Wert unter Einhaltung der Genauigkeitsanforderungen. Im Allgemeinen gilt: Je größer das Messbereichsverhältnis, desto geringer ist die Messgenauigkeit. Nach traditionellen Ansichten wird die Qualität eines Transmitters hauptsächlich anhand seiner Messgenauigkeit, des Messbereichs sowie der Einflussfaktoren von Temperatur/Statischem Druck beurteilt – stimmt das? Welcher Faktor hat den größten Einfluss auf die Leistung eines Transmitters? Experten sind der Ansicht, dass allein die Genauigkeit, der Messbereich sowie die Einflussfaktoren von Temperatur/Statischem Druck nicht ausreichen, um die Gesamtleistung des Transmitters vollständig abzubilden. Schließlich handelt es sich dabei um getrennte Werte, und keiner davon kann die Gesamtleistung des Transmitters widerspiegeln. Bei modernen Transmittern sollte man eher auf ihre langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit achten. Das ist auch das, was die Nutzer am meisten interessiert. Somit sind bei gleicher Messgenauigkeit die langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit die wichtigsten Kriterien zur Beurteilung. Im Allgemeinen gilt: Je größer das Messbereichsverhältnis, desto geringer ist die Messgenauigkeit. Doch in den letzten Jahren haben vollintelligente Transmitter, bei denen Mikrocontroller eingebaut sind, diese technischen Einschränkungen allmählich überwunden. Intelligente Schaltungen können beim Verstärken von Signalen verschiedene Kompenсationen bieten, um den Einfluss störender Signale zu verringern. Dennoch sollte man im Allgemeinen vor Ort versuchen, keine zu großen Messbereichsverschiebungen vorzunehmen. Es ist ratsam, den Messbereich bereits vor der Bestellung festzulegen, um so die beste Membranbox auswählen zu können. Was die Linearität betrifft, so können intelligente Transmitter vor Ort durch mehrpunktmäßige Korrekturen über den gesamten Messbereich hinweg 17 Korrekturen vornehmen. Allerdings führen zu viele Änderungen nicht nur zu einer erhöhten Arbeitsbelastung vor Ort, sondern beeinträchtigen auch die langfristige Stabilität. Stabilität und Zuverlässigkeit hängen von der Zeitverschiebung und Temperaturverschiebung des Transmitters ab. Intelligente Produkte mit guter Technologie und Herstellungsqualität erreichen in der Regel eine Präzisionsabweichung von ±0,1 % innerhalb eines Jahres – unabhängig vom Einsatzbereich. Der Temperatureinfluss liegt bei -40 bis 85 °C; dabei bleibt die Gesamtabweichung am Nullpunkt sowie im gesamten Messbereich weiterhin bei ±0,1 %. Stabilität und Zuverlässigkeit sind für den Endnutzer besonders wichtig, da sie die Notwendigkeit von Wartungsarbeiten vor Ort verringern und somit auch das Risiko von Fehlern senken.